本發(fā)明涉及化學領域，尤其涉及一類季銨型生物相容離子液體、制備方法及其用途。

背景技術：
生物催化劑在緩沖水溶液中表現出高活性和立體選擇性。但是，大多數具有商業(yè)價值的有機化合物都是水不溶性的，有的在水溶液中還不穩(wěn)定，會導致水解、消旋化和分解等副反應的發(fā)生。非水相生物催化就成為綠色制造新化合物的一個很好選擇。離子液體(IL)被譽為綠色溶劑，由有機陽離子和無機或有機陰離子構成，在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)，蒸汽壓低，揮發(fā)性極小。但是，酶在大多數離子液體中的溶解度都很低，酶以懸浮顆粒形式存在，反應中酶粉易聚集成不溶性大顆粒，結果只有暴露于顆粒表層的酶分子發(fā)揮催化作用，從而降低了酶的催化效率。常見的離子液體，若能溶解酶，則會導致酶失活，因此，都不具有生物相容性。迄今，生物相容季銨型離子液體尚未見報道。

技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于提供一類可作為生物相容離子液體的新的化合物。為實現上述目的，本發(fā)明提供一類化合物，其具有以下通式，[(HOCH2CH2)3N+(CH2)mOH][HO(CH2)nSO3-][TEACmOH][HOCnSO3]m＝2-4，n＝1-3。本發(fā)明還保護所述化合物的制備方法，其特征在于，步驟為，A.鹵鹽的合成三乙醇胺TEA和鹵代醇X(CH2)mOH在密封條件下加熱回流后，再經0.5-1.0倍鹵代醇體積的無水乙酸乙酯洗滌，50-80℃真空干燥得鹵鹽[TEACmOH]X純品；B.[TEACmOH][HOCnSO3]的合成用A步驟所得的[TEACmOH]X配制濃度為1-2molL-1水溶液，過氫型陽離子交換柱，至流出液為中性，然后水洗至流出液不含鹵離子，再過1-2molL-1羥烷基磺酸鹽HOCnSO3Y水溶液，控制流速為5-40BVh-1，流出液蒸去水分，得到季銨型離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]。所述A步驟中三乙醇胺TEA和鹵代醇物質的量之比為1∶1.1-1.5；所述用無水乙酸乙酯洗滌的無水乙酸乙酯體積為0.5-1.0倍鹵代醇體積；真空干燥溫度為50-80℃；任選的，所述B[TEACmOH][HOCnSO3]的合成中，所述過氫型陽離子交換柱的柱高700-1000mm，控制流速為5-40BVh-1，所述1BV＝1立方米溶液每立方米樹脂。所述步驟A中，鹵代醇中的鹵素為氯，溴或碘。所述步驟A中，所述三乙醇胺和鹵代醇要經過脫水處理。所述步驟A中，加熱回流的條件為80-100℃，100-300rpm下攪拌24-48h。所述步驟A中，所述洗滌為經無水乙酸乙酯洗滌2-3次。所述步驟B中，羥烷基磺酸鹽HOCnSO3Y中的Y為H+，Na+，K+，NH4+。本發(fā)明還保護制備得到的化合物用作生物相容離子液體的用途。所述用途是指在生物催化反應中用作生物相容介質的用途。[TEACmOH][HOCnSO3]的合成路線如下：m＝2-4[TEACmOH][HOCnSO3]n＝1-3本發(fā)明所述的季銨型離子液體的合成方法包括以下步驟：A.[TEACmOH]X的合成三乙醇胺和鹵代醇以約1∶1.1-1.5的物質的量之比在密封條件下加熱攪拌反應。反應溫度與反應時間視所用原料品種不同而有所變化，反應溫度控制在80-100℃，反應時間在24-48h。反應后經0.5-1.0倍鹵代醇體積的乙酸乙酯2-3次，50-80℃真空干燥得[TEACmOH]X純品。B.[TEACmOH][HOCnSO3]的合成配制1-2molL-1[TEACmOH]X水溶液，過氫型陽離子交換柱(柱高700-1000mm)，控制流速為5-40BVh-1，至流出液中性為止，水洗至流出液不含鹵離子，再過1-2molL-1羥烷基磺酸鹽(HOCnSO3Y)水溶液，控制流速為5-40BVh-1，流出液蒸去水分，得到季銨型離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]。在步驟A中，工業(yè)品三乙醇胺和鹵代醇要經過脫水處理。[TEACmOH]X有很強的吸濕性，在純化過程中要用無水乙酸乙酯，用過的乙酸乙酯適當處理后可以循環(huán)使用。在步驟B中，[TEACmOH]X水溶液處理過的氫型陽離子交換柱需經水洗，至流出液經AgNO3檢驗須不含鹵離子。本發(fā)明生物溶劑設計原則是：1.生物溶劑母體結構應具有強解離能力，即有高介電常數，以保證電解質電離后能形成自由離子，而不產生離子對。2.電解質的電離決定于溶劑的電離能力，要求溶劑既有較大的AN值(Lewis酸)，又有較大的DN值(Lewis堿)，即為兩性溶劑。依據此生物溶劑設計原則，生物相容離子液體的陰、陽離子部分均應含有羥基且其母體結構應具有高介電常數。由此設計出本發(fā)明所示的季銨型離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]。鑒于季銨型離子液體有著良好的應用前景，采用合成路線短、合成工藝簡單、原料成本低、環(huán)境污染小的制備方法，易實現規(guī)?；a，具有現實意義。經實驗檢測，脂肪酶Candidaantarcticalipase(CAL)和Pseudomonascepacialipase(PCL)溶于季銨型離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]后表現出相當高的催化活性，說明離子液體[TEACnOH][HOCnSO3]具有生物相容性，因此可將它們應用于生物化工領域和西藥制備技術領域。本發(fā)明的方法工藝簡便，原料價廉易得，對生產設備及環(huán)境條件要求不高，且純度高，產量大，非常適合大規(guī)模工業(yè)化生產，擴大了離子液體生產行業(yè)的發(fā)展需求。鑒于生物相容離子液體具有諸多的優(yōu)秀品質，便于開發(fā)更多新產品，并應用到其它領域中，使其得到充分的利用，對增加生物化工和西藥制備行業(yè)的生產能力，提高生物化工和西藥制備行業(yè)的競爭力具有重要意義。具體實施方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產品。實施例1：離子液體[TEAC2OH][HOC1SO3]的合成A.季銨鹽[TEAC2OH]Cl的合成取經過脫水處理后的三乙醇胺66.0mL和2-氯乙醇45.0mL依次加入250mL單口燒瓶中，反應體系在密封條件下100℃加熱攪拌反應。反應24h后經50mL無水乙酸乙酯洗滌3次，60℃真空干燥得[TEAC2OH]Cl純品。B.[TEAC2OH][HOC1SO3]的合成配制200.0mL1.0molL-1[TEAC2OH]Cl水溶液，過氫型AmberliteIR120陽離子交換柱(柱高700mm)，控制流速為5BVh-1，至流出液中性為止，水洗至流出液不含氯離子，再過50.0mL1.0molL-1羥甲基磺酸鈉水溶液，控制流速為5BVh-1，流出液蒸去水分，得到季銨型離子液體[TEAC2OH][HOC1SO3]。產物的核磁共振譜于室溫錄譜，NMR化學位移以四甲基硅烷(TMS)為內標。質譜分析的樣品先溶于水中，再用乙腈稀釋，然后用ESI-MS分析。表征結果如下：1HNMR(400MHz，D2O，298K)：3.70(t，J＝5.26Hz，8H)，4.02(notresolved，8H)，4.36(s，2H)；13CNMR(400MHz，D2O，298K)：54.57，61.38，73.70.ES-MS：ES+m/z194.4[TEAC2OH]+，ES-m/z110.9[HOC1SO3]-.分析結果表明，所得產物即為目標產物。實施例2：離子液體[TEAC3OH][HOC1SO3]的合成A.季銨鹽[TEAC3OH]Cl的合成取經過脫水處理后的三乙醇胺66.0mL和3-氯丙醇54.0mL依次加入250mL單口燒瓶中，反應體系在密封條件下100℃加熱攪拌反應。反應24h后經50mL乙酸乙酯洗滌3次，60℃真空干燥得[TEAC3OH]Cl純品。B.[TEAC3OH][HOC1SO3]的合成配制200.0mL1.0molL-1[TEAC3OH]Cl水溶液，過氫型AmberliteIR120陽離子交換柱(柱高700mm)，控制流速為5BVh-1，至流出液中性為止，水洗至流出液不含氯離子，再過50.0mL1.0molL-1羥甲基磺酸鈉水溶液，控制流速為5BVh-1，流出液蒸去水分，得到季銨型離子液體[TEAC3OH][HOC1SO3]。產物的核磁共振譜于室溫錄譜，NMR化學位移以四甲基硅烷(TMS)為內標。質譜分析的樣品先溶于水中，再用乙腈稀釋，然后用ESI-MS分析。表征結果如下：1HNMR(400MHz，D2O，298K)：1.90-1.94(m，2H)，3.35(t，J＝5.29Hz，6H)，3.48-3.52(m，2H)，3.56-3.60(overlapped，2H)，3.84(t，J＝5.29Hz，6H)，4.29(s，2H)；13CNMR(400MHz，D2O，298K)：23.95，54.42，54.76，57.72，60.55，73.60.ES-MS：ES+m/z208.4[TEAC3OH]+；266.4Na+...H3O2-...[TEAC3OH]+；ESm/z110.9[HOC1SO3]-.分析結果表明，所得產物即為目標產物。實施例3離子液體[TEAC3OH][HOC2SO3]的合成A.季銨鹽[TEAC3OH]Cl的合成取經過脫水處理后的三乙醇胺66mL和3-氯丙醇54mL依次加入250mL單口燒瓶中，反應體系在密封條件下100℃加熱攪拌反應。反應24h后經50mL乙酸乙酯洗滌3次，60℃真空干燥得[TEAC3OH]Cl純品。B.[TEAC3OH][HOC2SO3]的合成配制200.0mL1.0molL-1[TEAC3OH]Cl水溶液，過氫型AmberliteIR120陽離子交換柱(柱高700mm)，控制流速為5BVh-1，至流出液中性為止，水洗至流出液不含氯離子，再過50.0mL1.0molL-1羥乙基磺酸鈉水溶液，控制流速為5BVh-1，流出液蒸去水分，得到季銨型離子液體[TEAC3OH][HOC2SO3]。產物的核磁共振譜于室溫錄譜，NMR化學位移以四甲基硅烷(TMS)為內標。質譜分析的樣品先溶于水中，再用乙腈稀釋，然后用ESI-MS分析。表征結果如下：1HNMR(400MHz，D2O，298K)：1.90-1.04(m，2H)，3.04(t，J＝6.62Hz，2H)，3.48-3.52(m，2H)，3.55-3.60(overlapped，8H)，3.81-3.85(overlapped，8H)；13CNMR(400MHz，D2O，298K)：23.95，52.324，54.41，54.78，56.41，57.70，60.55.ES-MS：ES+m/z208.4[TEAC3OH]+；266.4Na+...H3O2-...[TEAC3OH]+；ESm/z124.7[HOC2SO3]-.分析結果表明，所得產物即為目標產物。實施例4牛血清蛋白在離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]中的溶解度測定在5mL單頸圓底燒瓶中加入離子液體(500μL)(實施例1、2、和3所得的離子液體)和牛血清蛋白(BSA)(10mg)，在室溫(25±1℃)下攪拌(300rpm)過夜，離心(13000rpm，10min)分離，測定BSA飽和溶液在280nm處的吸光度。用標準曲線法計算BSA飽和溶液的濃度，溶解度以mgmL-1表示。結果見表1。表1牛血清蛋白在離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]中的溶解度表(25℃)從表1可以看出，離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]對蛋白質具有較強的溶解能力。實施例5離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]的生物相容性采用離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]中脂肪酶催化酯交換反應的活性檢測離子液體的生物相容性。在5mL單頸圓底燒瓶中加入500μL離子液體和1.2mg脂肪酶Candidaantarcticalipase(CAL，1.5Umg-1)或Pseudomonascepacialipase(PCL，30Umg-1)，攪拌(300rpm)直至脂肪酶完全溶解，然后加入丁酸乙酯(110μL，0.83mmol)、正丁醇(110μL，1.21mmol)和內標環(huán)辛烷(50μL)，在50℃油浴上攪拌(300rpm)反應。反應一定時間后，采樣100μL，經正庚烷萃取后，用毛細色譜分析油相組成，FID檢測器。色譜柱為HP-5毛細管柱(30m×0.32mm×0.25μm)。轉化率用內標法計算，脂肪酶催化酯交換反應的活性以反應初速率(μmolh-1mg-1)表示。結果見表2。表2離子液體中脂肪酶催化酯交換反應的活性表從表2可以看出，脂肪酶CAL或PCL催化酯交換反應的活性在離子液體[TEACnOH][HOCnSO3]和水中的初速率相當。說明離子液體[TEACmOH][HOCnSO3]具有較好的生物相容性。盡管上面已經示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。